Ученые из Университета технологий и экономики Будапешта представили первый в мире моностабильный тетраэдр, который всегда падает на одну и ту же грань независимо от исходного положения в пространстве. Работа опубликована на научном сервере препринтов arXiv.
Это открытие завершает почти 60-летний математический поиск, начатый в 1966 году британскими математиками Джоном Хортоном Конвеем и Ричардом Гаем. Они предположили, что тетраэдр с одной устойчивой гранью возможен, но не смогли это доказать или реализовать на практике.
Профессор Габор Домокос и студент-архитектор Герге Альмади подошли к задаче с помощью компьютерного моделирования. Они показали: чтобы достичь моностабильности, тетраэдр должен быть в основном полым, а одна грань — в тысячи раз плотнее остальных. В прототипе эту функцию выполняет грань из карбида вольфрама, а остальной каркас изготовлен из легкого углеродного волокна.
Так появился Bille — тетраэдр длиной 50 см и массой 120 г. Название произошло от венгерского слова billen, означающего «наклоняться». Как бы вы его ни бросили, он всегда останавливается на стороне D.
Открытие имеет важное прикладное значение. Конструкция может лечь в основу космических аппаратов, способных самостоятельно стабилизироваться после падения на горизонтальную поверхность — актуальная задача для лунных миссий. Так, модуль Athena миссии IM-2 недавно вышел из строя после бокового падения в кратер. Новые формы и перераспределение массы могут помочь избежать подобных случаев.
Кроме того, разработка может найти применение в наземной робототехнике, например, при создании шагающих роботов, способных сохранять устойчивость при передвижении по неровным и сложным ландшафтам.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что расчеты российских ученых помогут сделать сверхзвуковые лайнеры менее шумными.